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feat(csharp/sorting): add bucked_sort, counting_sort, radix_sort (#455)

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* feat(csharp/sorting): add bucked_sort, counting_sort, radix_sort

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89
codes/csharp/chapter_graph/graph_bfs.cs
Unescape View File

@ -7,62 +7,61 @@
using hello_algo.include;
using NUnit.Framework;
namespace hello_algo.chapter_graph
namespace hello_algo.chapter_graph;
public class graph_bfs
{
public class graph_bfs
/* 广度优先遍历 BFS */
// 使用邻接表来表示图，以便获取指定顶点的所有邻接顶点
public static List<Vertex> graphBFS(GraphAdjList graph, Vertex startVet)
{
/* 广度优先遍历 BFS */
// 使用邻接表来表示图，以便获取指定顶点的所有邻接顶点
public static List<Vertex> graphBFS(GraphAdjList graph, Vertex startVet)
// 顶点遍历序列
List<Vertex> res = new List<Vertex>();
// 哈希表，用于记录已被访问过的顶点
HashSet<Vertex> visited = new HashSet<Vertex>() { startVet };
// 队列用于实现 BFS
Queue<Vertex> que = new Queue<Vertex>();
que.Enqueue(startVet);
// 以顶点 vet 为起点，循环直至访问完所有顶点
while (que.Count > 0)
{
// 顶点遍历序列
List<Vertex> res = new List<Vertex>();
// 哈希表，用于记录已被访问过的顶点
HashSet<Vertex> visited = new HashSet<Vertex>() { startVet };
// 队列用于实现 BFS
Queue<Vertex> que = new Queue<Vertex>();
que.Enqueue(startVet);
// 以顶点 vet 为起点，循环直至访问完所有顶点
while (que.Count > 0)
Vertex vet = que.Dequeue(); // 队首顶点出队
res.Add(vet); // 记录访问顶点
foreach (Vertex adjVet in graph.adjList[vet])
{
Vertex vet = que.Dequeue(); // 队首顶点出队
res.Add(vet); // 记录访问顶点
foreach (Vertex adjVet in graph.adjList[vet])
if (visited.Contains(adjVet))
{
if (visited.Contains(adjVet))
{
continue; // 跳过已被访问过的顶点
}
que.Enqueue(adjVet); // 只入队未访问的顶点
visited.Add(adjVet); // 标记该顶点已被访问
continue; // 跳过已被访问过的顶点
}
que.Enqueue(adjVet); // 只入队未访问的顶点
visited.Add(adjVet); // 标记该顶点已被访问
}
// 返回顶点遍历序列
return res;
}
[Test]
public void Test()
// 返回顶点遍历序列
return res;
}
[Test]
public void Test()
{
/* 初始化无向图 */
Vertex[] v = Vertex.valsToVets(new int[10] { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 });
Vertex[][] edges = new Vertex[12][]
{
/* 初始化无向图 */
Vertex[] v = Vertex.valsToVets(new int[10] { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 });
Vertex[][] edges = new Vertex[12][]
{
new Vertex[2] { v[0], v[1] }, new Vertex[2] { v[0], v[3] }, new Vertex[2] { v[1], v[2] },
new Vertex[2] { v[1], v[4] }, new Vertex[2] { v[2], v[5] }, new Vertex[2] { v[3], v[4] },
new Vertex[2] { v[3], v[6] }, new Vertex[2] { v[4], v[5] }, new Vertex[2] { v[4], v[7] },
new Vertex[2] { v[5], v[8] }, new Vertex[2] { v[6], v[7] }, new Vertex[2] { v[7], v[8] }
};
new Vertex[2] { v[0], v[1] }, new Vertex[2] { v[0], v[3] }, new Vertex[2] { v[1], v[2] },
new Vertex[2] { v[1], v[4] }, new Vertex[2] { v[2], v[5] }, new Vertex[2] { v[3], v[4] },
new Vertex[2] { v[3], v[6] }, new Vertex[2] { v[4], v[5] }, new Vertex[2] { v[4], v[7] },
new Vertex[2] { v[5], v[8] }, new Vertex[2] { v[6], v[7] }, new Vertex[2] { v[7], v[8] }
};
GraphAdjList graph = new GraphAdjList(edges);
Console.WriteLine("\n初始化后，图为");
graph.print();
GraphAdjList graph = new GraphAdjList(edges);
Console.WriteLine("\n初始化后，图为");
graph.print();
/* 广度优先遍历 BFS */
List<Vertex> res = graphBFS(graph, v[0]);
Console.WriteLine("\n广度优先遍历（BFS）顶点序列为");
Console.WriteLine(string.Join(" ", Vertex.vetsToVals(res)));
}
/* 广度优先遍历 BFS */
List<Vertex> res = graphBFS(graph, v[0]);
Console.WriteLine("\n广度优先遍历（BFS）顶点序列为");
Console.WriteLine(string.Join(" ", Vertex.vetsToVals(res)));
}
}

83
codes/csharp/chapter_graph/graph_dfs.cs
Unescape View File

@ -7,58 +7,57 @@
using hello_algo.include;
using NUnit.Framework;
namespace hello_algo.chapter_graph
namespace hello_algo.chapter_graph;
public class graph_dfs
{
public class graph_dfs
/* 深度优先遍历 DFS 辅助函数 */
public void dfs(GraphAdjList graph, HashSet<Vertex> visited, List<Vertex> res, Vertex vet)
{
/* 深度优先遍历 DFS 辅助函数 */
public void dfs(GraphAdjList graph, HashSet<Vertex> visited, List<Vertex> res, Vertex vet)
res.Add(vet); // 记录访问顶点
visited.Add(vet); // 标记该顶点已被访问
// 遍历该顶点的所有邻接顶点
foreach (Vertex adjVet in graph.adjList[vet])
{
res.Add(vet); // 记录访问顶点
visited.Add(vet); // 标记该顶点已被访问
// 遍历该顶点的所有邻接顶点
foreach (Vertex adjVet in graph.adjList[vet])
if (visited.Contains(adjVet))
{
if (visited.Contains(adjVet))
{
continue; // 跳过已被访问过的顶点
}
// 递归访问邻接顶点
dfs(graph, visited, res, adjVet);
continue; // 跳过已被访问过的顶点
}
// 递归访问邻接顶点
dfs(graph, visited, res, adjVet);
}
}
/* 深度优先遍历 DFS */
// 使用邻接表来表示图，以便获取指定顶点的所有邻接顶点
public List<Vertex> graphDFS(GraphAdjList graph, Vertex startVet)
{
// 顶点遍历序列
List<Vertex> res = new List<Vertex>();
// 哈希表，用于记录已被访问过的顶点
HashSet<Vertex> visited = new HashSet<Vertex>();
dfs(graph, visited, res, startVet);
return res;
}
/* 深度优先遍历 DFS */
// 使用邻接表来表示图，以便获取指定顶点的所有邻接顶点
public List<Vertex> graphDFS(GraphAdjList graph, Vertex startVet)
{
// 顶点遍历序列
List<Vertex> res = new List<Vertex>();
// 哈希表，用于记录已被访问过的顶点
HashSet<Vertex> visited = new HashSet<Vertex>();
dfs(graph, visited, res, startVet);
return res;
}
[Test]
public void Test()
[Test]
public void Test()
{
/* 初始化无向图 */
Vertex[] v = Vertex.valsToVets(new int[7] { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 });
Vertex[][] edges = new Vertex[6][]
{
/* 初始化无向图 */
Vertex[] v = Vertex.valsToVets(new int[7] { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 });
Vertex[][] edges = new Vertex[6][]
{
new Vertex[2] { v[0], v[1] }, new Vertex[2] { v[0], v[3] }, new Vertex[2] { v[1], v[2] },
new Vertex[2] { v[2], v[5] }, new Vertex[2] { v[4], v[5] }, new Vertex[2] { v[5], v[6] },
};
new Vertex[2] { v[0], v[1] }, new Vertex[2] { v[0], v[3] }, new Vertex[2] { v[1], v[2] },
new Vertex[2] { v[2], v[5] }, new Vertex[2] { v[4], v[5] }, new Vertex[2] { v[5], v[6] },
};
GraphAdjList graph = new GraphAdjList(edges);
Console.WriteLine("\n初始化后，图为");
graph.print();
GraphAdjList graph = new GraphAdjList(edges);
Console.WriteLine("\n初始化后，图为");
graph.print();
/* 深度优先遍历 DFS */
List<Vertex> res = graphDFS(graph, v[0]);
Console.WriteLine("\n深度优先遍历（DFS）顶点序列为");
Console.WriteLine(string.Join(" ", Vertex.vetsToVals(res)));
}
/* 深度优先遍历 DFS */
List<Vertex> res = graphDFS(graph, v[0]);
Console.WriteLine("\n深度优先遍历（DFS）顶点序列为");
Console.WriteLine(string.Join(" ", Vertex.vetsToVals(res)));
}
}

56
codes/csharp/chapter_sorting/bucked_sort.cs
Unescape View File

@ -0,0 +1,56 @@
/**
* File: bucked_sort.cs
* Created Time: 2023-04-13
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
*/
using NUnit.Framework;
namespace hello_algo.chapter_sorting;
public class bucked_sort
{
/* 桶排序 */
public static void bucketSort(float[] nums)
{
// 初始化 k = n/2 个桶，预期向每个桶分配 2 个元素
int k = nums.Length / 2;
List<List<float>> buckets = new List<List<float>>();
for (int i = 0; i < k; i++)
{
buckets.Add(new List<float>());
}
// 1. 将数组元素分配到各个桶中
foreach (float num in nums)
{
// 输入数据范围 [0, 1)，使用 num * k 映射到索引范围 [0, k-1]
int i = (int)num * k;
// 将 num 添加进桶 i
buckets[i].Add(num);
}
// 2. 对各个桶执行排序
foreach (List<float> bucket in buckets)
{
// 使用内置排序函数，也可以替换成其他排序算法
bucket.Sort();
}
// 3. 遍历桶合并结果
int j = 0;
foreach (List<float> bucket in buckets)
{
foreach (float num in bucket)
{
nums[j++] = num;
}
}
}
[Test]
public void Test()
{
// 设输入数据为浮点数，范围为 [0, 1)
float[] nums = { 0.49f, 0.96f, 0.82f, 0.09f, 0.57f, 0.43f, 0.91f, 0.75f, 0.15f, 0.37f };
bucketSort(nums);
Console.WriteLine("桶排序完成后 nums = " + string.Join(" ", nums));
}
}

92
codes/csharp/chapter_sorting/counting_sort.cs
Unescape View File

@ -0,0 +1,92 @@
/**
* File: bucked_sort.cs
* Created Time: 2023-04-13
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
*/
using NUnit.Framework;
namespace hello_algo.chapter_sorting;
public class counting_sort
{
/* 计数排序 */
// 简单实现，无法用于排序对象
public static void countingSortNaive(int[] nums)
{
// 1. 统计数组最大元素 m
int m = 0;
foreach (int num in nums)
{
m = Math.Max(m, num);
}
// 2. 统计各数字的出现次数
// counter[num] 代表 num 的出现次数
int[] counter = new int[m + 1];
foreach (int num in nums)
{
counter[num]++;
}
// 3. 遍历 counter ，将各元素填入原数组 nums
int i = 0;
for (int num = 0; num < m + 1; num++)
{
for (int j = 0; j < counter[num]; j++, i++)
{
nums[i] = num;
}
}
}
/* 计数排序 */
// 完整实现，可排序对象，并且是稳定排序
static void countingSort(int[] nums)
{
// 1. 统计数组最大元素 m
int m = 0;
foreach (int num in nums)
{
m = Math.Max(m, num);
}
// 2. 统计各数字的出现次数
// counter[num] 代表 num 的出现次数
int[] counter = new int[m + 1];
foreach (int num in nums)
{
counter[num]++;
}
// 3. 求 counter 的前缀和，将“出现次数”转换为“尾索引”
// 即 counter[num]-1 是 num 在 res 中最后一次出现的索引
for (int i = 0; i < m; i++)
{
counter[i + 1] += counter[i];
}
// 4. 倒序遍历 nums ，将各元素填入结果数组 res
// 初始化数组 res 用于记录结果
int n = nums.Length;
int[] res = new int[n];
for (int i = n - 1; i >= 0; i--)
{
int num = nums[i];
res[counter[num] - 1] = num; // 将 num 放置到对应索引处
counter[num]--; // 令前缀和自减 1 ，得到下次放置 num 的索引
}
// 使用结果数组 res 覆盖原数组 nums
for (int i = 0; i < n; i++)
{
nums[i] = res[i];
}
}
[Test]
public void Test()
{
int[] nums = { 1, 0, 1, 2, 0, 4, 0, 2, 2, 4 };
countingSortNaive(nums);
Console.WriteLine("计数排序（无法排序对象）完成后 nums = " + string.Join(" ", nums));
int[] nums1 = { 1, 0, 1, 2, 0, 4, 0, 2, 2, 4 };
countingSort(nums1);
Console.WriteLine("计数排序完成后 nums1 = " + string.Join(" ", nums));
}
}

82
codes/csharp/chapter_sorting/radix_sort.cs
Unescape View File

@ -0,0 +1,82 @@
/**
* File: bucked_sort.cs
* Created Time: 2023-04-13
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
*/
using NUnit.Framework;
namespace hello_algo.chapter_sorting;
public class radix_sort
{
/* 获取元素 num 的第 k 位，其中 exp = 10^(k-1) */
static int digit(int num, int exp)
{
// 传入 exp 而非 k 可以避免在此重复执行昂贵的次方计算
return (num / exp) % 10;
}
/* 计数排序（根据 nums 第 k 位排序） */
static void countingSortDigit(int[] nums, int exp)
{
// 十进制的位范围为 0~9 ，因此需要长度为 10 的桶
int[] counter = new int[10];
int n = nums.Length;
// 统计 0~9 各数字的出现次数
for (int i = 0; i < n; i++)
{
int d = digit(nums[i], exp); // 获取 nums[i] 第 k 位，记为 d
counter[d]++; // 统计数字 d 的出现次数
}
// 求前缀和，将“出现个数”转换为“数组索引”
for (int i = 1; i < 10; i++)
{
counter[i] += counter[i - 1];
}
// 倒序遍历，根据桶内统计结果，将各元素填入 res
int[] res = new int[n];
for (int i = n - 1; i >= 0; i--)
{
int d = digit(nums[i], exp);
int j = counter[d] - 1; // 获取 d 在数组中的索引 j
res[j] = nums[i]; // 将当前元素填入索引 j
counter[d]--; // 将 d 的数量减 1
}
// 使用结果覆盖原数组 nums
for (int i = 0; i < n; i++)
{
nums[i] = res[i];
}
}
/* 基数排序 */
static void radixSort(int[] nums)
{
// 获取数组的最大元素，用于判断最大位数
int m = int.MinValue;
foreach (int num in nums)
{
if (num > m) m = num;
}
// 按照从低位到高位的顺序遍历
for (int exp = 1; exp <= m; exp *= 10)
{
// 对数组元素的第 k 位执行计数排序
// k = 1 -> exp = 1
// k = 2 -> exp = 10
// 即 exp = 10^(k-1)
countingSortDigit(nums, exp);
}
}
[Test]
public void Test()
{
// 基数排序
int[] nums = { 10546151, 35663510, 42865989, 34862445, 81883077,
88906420, 72429244, 30524779, 82060337, 63832996 };
radixSort(nums);
Console.WriteLine("基数排序完成后 nums = " + string.Join(" ", nums));
}
}
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